Reaksiya va qarshilik kuchi

Mexanikada normal kuch $F_{n}$ — 1-rasmdagi kabi ob’ekt tegib turgan sirtga perpendikulyar boʻlgan aloqa kuchining tarkibiy qismi Bu holda normal geometrik maʼnoda ishlatiladi va „oddiy“ yoki „kutilgan“ normal maʼnolarning umumiy tilda ishlatilishidan farqli oʻlaroq, perpendikulyar degan maʼnoni anglatadi. Platformada harakatsiz turgan odamga tortishish kuchi taʼsir qiladi, agar platforma molekulalarining qarshiligiga qarshi kuch boʻlmasa, ularni Yerning yadrosiga tortadi, bu kuch „normal kuch“ deb ataladi.

1-rasm: F _N normal kuchni ifodalaydi

Oddiy kuch — bu er reaktsiya kuchining bir turi. Agar odam qiyalikda tursa va erga choʻkmasa yoki pastga siljimasa, erning umumiy reaktsiya kuchini ikki komponentga boʻlish mumkin: erga perpendikulyar normal kuch va erga parallel ishqalanish kuchi . Yana bir keng tarqalgan vaziyatda, agar biror narsa sirtga maʼlum bir tezlik bilan urilsa va sirt zarbaga bardosh bera olsa, normal kuch tez sekinlashuvni taʼminlaydi, bu sirt va ob’ektning moslashuvchanligiga bogʻliq boʻladi.

Tenglamalar

2-rasm: Ogʻirligi (W), ishqalanish kuchi (F _r) va blokga taʼsir qiluvchi normal kuch (F _n). Ogʻirlik — massa (m) va tortishish tezlashishi (g) mahsulotidir.

Yassi stol ustida turgan jismda (1 va 2-rasmlardagi kabi qiyalikdan farqli oʻlaroq) ob’ektga normal kuch teng, lekin ob’ektga qoʻllaniladigan tortishish kuchiga (yoki uning ogʻirligiga) teskari yoʻnalishda boʻladi. ob’ekt), yaʼni $F_{n}=mg$, bu yerda m — massa, g — tortishish maydonining kuchi (Yerda taxminan 9,81 m/s ²). Bu yerda normal kuch stolning ob’ektga nisbatan qoʻllaniladigan kuchini ifodalaydi, bu uning stol boʻylab choʻkib ketishiga toʻsqinlik qiladi va stol bu oddiy kuchni buzilmasdan etkazib berish uchun etarlicha mustahkam boʻlishini talab qiladi. Biroq, oddiy kuch va ogʻirlik harakat-reaktsiya kuchlari juftligini taxmin qilish oson (umumiy xato). Bunday holda, ob’ektning nima uchun yuqoriga tezlashishi yoʻqligini tushuntirish uchun normal kuch va ogʻirlik kattalikda teng boʻlishi kerak. Masalan, yuqoriga sakragan toʻp yuqoriga tezlashadi, chunki toʻpga taʼsir qiluvchi oddiy kuch toʻpning ogʻirligidan kattaroqdir.

Agar jism 1 va 2-rasmlardagi kabi qiyalikda joylashgan boʻlsa, normal kuch jism tayangan tekislikka perpendikulyar boʻladi. Shunga qaramay, sirt etarlicha mustahkam boʻlsa, normal kuch sirt orqali choʻkib ketishining oldini olish uchun kerakli darajada katta boʻladi. Quvvatning kuchini quyidagicha hisoblash mumkin:

$F_{n}=mg\cos(\theta )$

bu yerda $F_{n}$ normal kuch, m — jismning massasi, g — tortishish maydonining kuchi va θ — gorizontaldan oʻlchangan qiya yuzaning burchagi.

Oddiy kuch — bu jismga taʼsir qiluvchi bir nechta kuchlardan biridir. Hozirgacha koʻrib chiqilgan oddiy vaziyatlarda, unga taʼsir qiluvchi eng muhim boshqa kuchlar ishqalanish va tortishish kuchidir.

Vektorlardan foydalanish

Umuman olganda, normal kuchning kattaligi N, aniq sirt oʻzaro taʼsir kuchi T ning normal yoʻnalishdagi proyeksiyasi, n va shuning uchun normal kuch vektorini normal yoʻnalishni aniq sirt oʻzaro taʼsiri bilan masshtablash orqali topish mumkin. kuch. Sirt oʻzaro taʼsir kuchi, oʻz navbatida, sirtning kuchlanish holatini tavsiflovchi Koshi kuchlanish tensori bilan normal birlikning nuqta mahsulotiga teng. Bu:

$\mathbf {N} =\mathbf {n} \,N=\mathbf {n} \,(\mathbf {T} \cdot \mathbf {n} )=\mathbf {n} \,(\mathbf {n} \cdot \mathbf {\tau } \cdot \mathbf {n} ).$ yoki koʻrsatkich belgisida

$N_{i}=n_{i}N=n_{i}T_{j}n_{j}=n_{i}n_{k}\tau _{jk}n_{j}.$

Aloqa kuchining parallel kesish komponenti ishqalanish kuchi deb nomlanadi ($F_{fr}$).

Qiya tekislikdagi jism uchun statik ishqalanish koeffitsientini quyidagicha hisoblash mumkin:

$\mu _{s}=\tan(\theta )$

bu yerda sirpanish nuqtasidagi ob’ekt uchun $\theta$ qiyalik va gorizontal orasidagi burchakdir.

Fizik kelib chiqishi

Oddiy kuch toʻgʻridan-toʻgʻri Pauli istisno printsipining natijasidir va oʻz-oʻzidan haqiqiy kuch emas: bu jismlarning sirtlaridagi elektronlarning oʻzaro taʼsiri natijasidir. Ikki sirtdagi atomlar katta energiya sarflamasdan bir-biriga kira olmaydi, chunki ikkita sirtdagi elektron toʻlqin funksiyalari bir-biriga mos keladigan past energiya holati mavjud emas; shuning uchun bu penetratsiyani oldini olish uchun mikroskopik kuch kerak emas. Biroq, bu oʻzaro taʼsirlar koʻpincha van der Waals kuchi sifatida modellashtiriladi, bu kuch masofa kichrayganda juda tez oʻsadi.

Koʻproq makroskopik darajada, bunday sirtlarni bitta ob’ekt sifatida koʻrib chiqish mumkin va ikkita jism materiyaning barqarorligi tufayli bir-biriga kirmaydi, bu yana Pauli istisno qilish printsipining natijasidir, balki tabiatning asosiy kuchlarining natijasidir: atomlar orasidagi kimyoviy bogʻlanishlarni yaratadigan elektromagnit kuchlar tufayli jismlardagi yoriqlar kengaymaydi; elektronlar va yadrolar orasidagi elektromagnit kuchlar tufayli atomlarning oʻzi parchalanmaydi; yadrolar esa yadro kuchlari taʼsirida parchalanmaydi.

Haqiqiy hayotdagi ilovalar

Statsionar yoki doimiy tezlikda harakatlanadigan liftda odamning oyoqlaridagi normal kuch odamning vaznini muvozanatlashtiradi. Yuqoriga tezlashayotgan liftda normal kuch odamning er osti ogʻirligidan kattaroqdir va shuning uchun odamning qabul qilingan vazni ortadi (odamni ogʻirroq his qiladi). Pastga tezlashayotgan liftda normal kuch odamning yerdagi ogʻirligidan kamroq boʻladi va shuning uchun yoʻlovchining qabul qilingan vazni kamayadi. Agar yoʻlovchi liftda ketayotganda anʼanaviy hammom tarozisi kabi tarozida turishi kerak boʻlsa, tarozi yoʻlovchining oyogʻiga etkazib beradigan oddiy kuchni oʻqiydi va agar lift boʻlsa, odamning yerdagi ogʻirligidan farq qiladi. kabina yuqoriga yoki pastga tezlashmoqda. Tarozi shkalasi tortishish kuchini emas (kabina tezlashganda oʻzgarmaydigan) oddiy kuchni (lift kabinasi tezlashganda oʻzgaradi) oʻlchaydi.

Yuqoriga qarab musbat yoʻnalishni aniqlaganimizda, Nyutonning ikkinchi qonunini tuzib, yoʻlovchiga normal kuchni yechish quyidagi tenglamani beradi:

$N=m(g+a)$

Gravitronli oʻyin-kulgida yoʻlovchilarga devorlarga taʼsir etuvchi normal kuchga perpendikulyar boʻlgan statik ishqalanish, aylanayotganda yoʻlovchilarni poldan yuqorida toʻxtatib turishiga olib keladi. Bunday stsenariyda haydash devorlari yoʻlovchilarga markaz yoʻnalishi boʻyicha normal kuchni qoʻllaydi, bu esa minish aylanayotganda yoʻlovchilarga qoʻllaniladigan markazlashtiruvchi kuchning natijasidir. Yoʻlovchilar tomonidan boshdan kechiriladigan oddiy kuch natijasida yoʻlovchilar va minadigan devorlar oʻrtasidagi statik ishqalanish yoʻlovchilarga tortishish kuchiga qarshi turadi, natijada yoʻlovchilar butun safar davomida erdan toʻxtatib qoʻyiladi.

Harakat markazini ijobiy yoʻnalish deb belgilaganimizda, erdan osilgan yoʻlovchiga normal kuchni yechish quyidagi tenglamani beradi:

$N={\frac {mv^{2}}{r}}$

bu yerda $N$ yoʻlovchiga normal kuch, $m$ yoʻlovchining massasi, $v$ yoʻlovchining tangensial tezligi va $r$ — yoʻlovchining sayohat markazidan masofasi.

Maʼlum boʻlgan normal kuch bilan vertikal yoʻnalishda nolga teng aniq kuchni ushlab turish uchun zarur boʻlgan statik ishqalanish koeffitsientini hal qilishimiz mumkin:

$\mu ={\frac {mg}{N}}$

bu yerda $\mu$ ishqalanishning statik koeffitsienti va $g$ gravitatsion maydon kuchidir.

Manbalar

• Pearson IIT Foundation Series Physics (2018). Pearson IIT Foundation Series: Physics. India: Pearson. pp. 3.1–3.37. ISBN 9789353430917.
• Nichols, Edward Leamington; Franklin, William Suddards (1898). The Elements of Physics. Vol. 1. Macmillan. p. 101.
• Lieb, E. H. (1991). The stability of matter. In The Stability of Matter: From Atoms to Stars (pp. 483-499). Springer, Berlin, Heidelberg
• Bettini, Alessandro (8 April 2016). A Course in Classical Physics 1 - Mechanics. Springer. p. 110. ISBN 978-3-319-29256-4.